[01924484]球载临近空间太阳能无人机系统项目

成果简介

高强高模碳纤维具有拉伸模量高、热膨胀系数小、尺寸稳定等系列优点，是现有和未来在太空或超高空环境中运行的空间飞行器的不可替代的关键材料，尤其是其超高的模量使得复合材料结构件保持尺寸的高度稳定，确保空间飞行器的运行精度与可靠性，同时可大幅度降低搭载平台的重量。

项目突破了国产M55J级高强高模碳纤维连续化稳定制备技术，并通过国产M55J碳纤维性能与结构优化，成功开发了300mm、600mm幅宽两种规格国产M55J级碳纤维预浸料，进一步通过复合材料构件成型加工，在国内率先实现9m长度国产高强高模碳纤维大型结构件的制备。具体如下：

（1）国产高强高模碳纤维系列化制备、批量化稳定技术：在国内率先实现了M55J、M60J级高强高模碳纤维技术突破，填补了国内技术与产品空白。并形成了M55J级高强高模碳纤维实际年产500kg的能力。

（2）M55J级高强高模碳纤维复合材料主梁技术：自产M55J级高强高模碳纤维9m长的临近空间无人机主梁静强度、刚度满足性能设计要求，已顺利交付并装机使用，为后续国内空天领域飞行器结构设计与改进提供数据支持。

同时，针对航天卫星需求，航天用户对自产M55J级高强高模碳纤维开展了预浸料和复合材料的性能评价，复合材料性能与国外同类产品相当，满足使用要求。

技术优势

（1）高强高模碳纤维及配套原丝基础研究

通过开展装备控制-构效关联-工艺稳定研究工作，突破高温石墨化环境中石墨微晶结构的可控设计与调控、碳纤维表面微观尺度调控、配套上浆剂及其与基体匹配等关键技术。针对高强高模碳纤维对高取向、大尺寸微晶结构的需求，开展丙烯腈共聚物分子结构设计，开发高固含量、高粘度的新型聚合物纺丝液体系，并通过原液流变性、凝固动力学、相变过程等研究，形成原丝凝聚态结构调控及其缺陷控制技术，制备得到高强高模碳纤维原丝。

（2）碳纤维预浸系统与碳纤维/树脂匹配性研究

基于预浸系统，开展高强高模碳纤维预浸料制备与性能研究，获得碳纤维与树脂之间的匹配特性，为复合材料数据库建立奠定基础，从而为高强高模碳纤维、高性能树脂的双向调控提供有效依据。

（3）碳纤维及原丝标准化检测方法

依托国家发改委碳纤维表征检测服务平台，开展相关领域的专业检测体系标准化建设工作，制定及参与制定碳纤维相关国家标准、国家行业标准6项，初步建立了碳纤维领域标准化检测体系，有力支撑并推动高性能碳纤维国产化技术的发展。